摘要(yao)：火電廠(chang)機組的(de)主蒸汽(qi)流量是(shi)機組進(jin)行準确(que)的運行(hang)⚽工況分(fen)析性能(neng)檢測、開(kai)展良好(hao)的經濟(ji)性分析(xi)和節能(neng)降耗工(gong)作的基(ji)礎。從原(yuan)理、應用(yong)、優缺點(dian)以㊙️及誤(wu)差産生(sheng)因素等(deng)方面對(dui)目前現(xian)有的兩(liang)種主流(liu)測量方(fang)法直接(jie)測量法(fa)和間接(jie)測量法(fa)進行了(le)詳細比(bi)較分析(xi)。
　　火電廠(chang)機組的(de)主蒸汽(qi)流量是(shi)否能實(shi)現準确(que)測量關(guan)系🙇‍♀️到㊙️機(ji)組是否(fou)可以進(jin)行準确(que)的運行(hang)工況分(fen)析性能(neng)檢測⛱️、是(shi)否可以(yi)開展良(liang)好的經(jing)濟性分(fen)析和節(jie)能降耗(hao)♌工作。目(mu)前對于(yu)火電廠(chang)主蒸汽(qi)流量的(de)測量方(fang)法主要(yao)🏒有兩個(ge)大方向(xiang)，直接測(ce)量和間(jian)接測量(liang)。
1直接法(fa)測量
　　蒸(zheng)汽流量(liang)直接法(fa)計量的(de)研究從(cong) 差壓式(shi)流量計(ji) 發展到(dao)現今的(de)超聲波(bo)流量計(ji)已經有(you)100多年的(de)曆史⛷️。蒸(zheng)汽流量(liang)的計量(liang)儀表種(zhong)類衆多(duo)但卻沒(mei)有一種(zhong)儀表可(ke)以适🏒用(yong)所🈚有工(gong)況下的(de)蒸汽測(ce)量。目前(qian)主流的(de)測試儀(yi)表主要(yao)有以 孔(kong)闆式流(liu)量計 爲(wei)代表的(de)差壓式(shi)流量計(ji)和以 渦(wo)街流量(liang)計 爲代(dai)表的其(qi)它類型(xing)流量計(ji)。針對直(zhi)接法測(ce)量僅對(dui)以💋下幾(ji)種代表(biao)型的測(ce)量方法(fa)進行比(bi)較分析(xi)。
1.1孔闆式(shi)流量計(ji)原理及(ji)特性分(fen)析
　　孔闆(pan)流量計(ji)，即對蒸(zheng)汽進行(hang)孔闆節(jie)流之後(hou)利用蒸(zheng)汽❤️流過(guo)☂️孔闆前(qian)後所形(xing)成的壓(ya)力差以(yi)及流動(dong)連續🔴性(xing)方程（質(zhi)量守恒(heng)定律）和(he)伯努利(li)方程（能(neng)量守恒(heng)定律）計(ji)算出蒸(zheng)汽流量(liang)[2]。
　　孔闆流(liu)量計具(ju)有以下(xia)優點：使(shi)用方便(bian)無需實(shi)流校準(zhun)，經久耐(nai)用，應用(yong)範圍廣(guang)，價格較(jiao)低。同時(shi)其使用(yong)上💰也有(you)些缺點(dian)需🤩要注(zhu)意：測量(liang)精度有(you)待提高(gao)；銳角磨(mo)👉損與積(ji)污問題(ti)✉️不可避(bi)免；單個(ge)❓孔闆的(de)🌈β=0.45～0.75，壓損太(tai)大，可🌈達(da)最大差(cha)📱壓的78%～47%；安(an)裝加工(gong)較困難(nan)，例如孔(kong)闆的開(kai)孔🛀🏻邊緣(yuan)圓弧半(ban)徑在國(guo)标規定(ding)中需不(bu)大❄️于0.0004d但(dan)實際中(zhong)很難操(cao)作；孔闆(pan)✔️流量計(ji)的流量(liang)系數對(dui)雷諾數(shu)🙇🏻的變化(hua)十分敏(min)感因此(ci)其量程(cheng)較小，一(yi)般常應(ying)用的量(liang)程爲4:1～5:1，而(er)火電廠(chang)蒸汽流(liu)量測量(liang)中流量(liang)上下限(xian)往往大(da)于10:1偶爾(er)高達20:1，這(zhe)對于孔(kong)闆流量(liang)計而言(yan)具有一(yi)定挑戰(zhan)；導壓管(guan)易堵塞(sai)易洩漏(lou)易凍結(jie)等。
1.2标準(zhun)噴嘴式(shi)流量計(ji)原理及(ji)特性分(fen)析
　　标準(zhun)噴嘴式(shi)流量計(ji)的測量(liang)原理與(yu)孔闆式(shi)類似，同(tong)🚩樣依靠(kao)測量流(liu)體節流(liu)形成的(de)壓差進(jin)而換算(suan)出流體(ti)的流量(liang)，與孔闆(pan)式的不(bu)同點在(zai)于其噴(pen)嘴由于(yu)采用圓(yuan)弧形結(jie)構⛷️因此(ci)相比于(yu)孔闆式(shi)流量計(ji)壓損較(jiao)小測量(liang)精度更(geng)高。
　　同孔(kong)闆式流(liu)量計一(yi)樣，标準(zhun)噴嘴式(shi)流量計(ji)具有結(jie)構簡‼️單(dan)使用方(fang)便無需(xu)實流校(xiao)準的優(you)點，其壓(ya)損更小(xiao)以及耐(nai)腐蝕性(xing)更🐅高是(shi)較孔闆(pan)式更優(you)化的特(te)點♍，同時(shi)由🈲于其(qi)噴🌈嘴圓(yuan)弧化的(de)構☔造特(te)點，可進(jin)行更廣(guang)範圍的(de)氣📧體液(ye)體以及(ji)髒污介(jie)質測量(liang)。但其缺(que)點與孔(kong)闆式相(xiang)比😘也是(shi)顯而易(yi)見，即其(qi)加工㊙️工(gong)藝複雜(za)整體造(zao)價較高(gao)，此外與(yu)孔闆式(shi)流⛷️量計(ji)相同，噴(pen)嘴🔞式流(liu)量計也(ye)存在導(dao)壓㊙️管易(yi)堵塞易(yi)洩漏易(yi)凍結等(deng)問題。
1.3V錐(zhui)式流量(liang)計原理(li)及特性(xing)分析
　　V 錐(zhui)式流量(liang)計 也是(shi)差壓式(shi)流量計(ji)的一種(zhong)，其主要(yao)結構形(xing)式有精(jing)密測量(liang)管型、維(wei)夫Wafer型以(yi)及插入(ru)式型三(san)種，如圖(tu)1所示[3]。

　　V錐流量(liang)計的主(zhu)要部件(jian)有V型錐(zhui)體、導壓(ya)管、 差壓(ya)變送器(qi) 以及流(liu)量積算(suan)儀等。它(ta)的測量(liang)原理類(lei)似孔闆(pan)和噴嘴(zui)流量計(ji)🌏，利用其(qi)内流過(guo)的蒸汽(qi)流量與(yu)V型錐體(ti)前後蒸(zheng)汽的壓(ya)差的平(ping)🌂方根🈲成(cheng)線性關(guan)系，測量(liang)流過V型(xing)錐體前(qian)後蒸汽(qi)的壓差(cha)以及相(xiang)應密度(du)通過代(dai)入流量(liang)計算公(gong)🌍式計算(suan)出⚽蒸汽(qi)流量。
　　V錐(zhui)流量計(ji)的主要(yao)優點有(you)：測量穩(wen)定性好(hao)精度高(gao)；可測試(shi)介質種(zhong)類多範(fan)圍廣；可(ke)适用的(de)雷諾數(shu)範圍較(jiao)🚶‍♀️寬即量(liang)程大；壓(ya)損小；和(he)孔闆與(yu)噴嘴式(shi)流量計(ji)相比需(xu)要的直(zhi)管段短(duan)；具有自(zi)潔淨能(neng)力，可測(ce)易污易(yi)堵流體(ti)。其缺點(dian)同孔闆(pan)🔞式和噴(pen)嘴式流(liu)量計一(yi)樣，也存(cun)在法蘭(lan)連接易(yi)洩漏，導(dao)壓管易(yi)洩漏易(yi)👨‍❤️‍👨凍結等(deng)問題🏃🏻‍♂️。
1.4分(fen)流旋翼(yi)式流量(liang)計原理(li)及特性(xing)分析
　　分(fen)流旋翼(yi)式流量(liang)計是利(li)用分流(liu)相似原(yuan)理和節(jie)流原理(li)進行流(liu)♌體流量(liang)的測量(liang)。其組成(cheng)部分有(you)分流孔(kong)闆、殼體(ti)、分流管(guan)、噴嘴🆚、葉(ye)輪、磁鋼(gang)和表頭(tou)等部件(jian)。當進📞行(hang)蒸汽流(liu)量測量(liang)時，蒸汽(qi)會被分(fen)爲兩路(lu)：一路流(liu)經孔闆(pan)形成😄壓(ya)力差；另(ling)一路經(jing)噴⭐嘴噴(pen)射到葉(ye)輪葉片(pian)⭕上以使(shi)其轉動(dong)。由流體(ti)相☔似原(yuan)理可知(zhi)在一定(ding)流量範(fan)圍内兩(liang)路流體(ti)流量之(zhi)比固定(ding)即一定(ding)葉輪轉(zhuan)速對應(ying)一定流(liu)體流量(liang)，由此便(bian)可得出(chu)待測蒸(zheng)汽流量(liang)總量。分(fen)流旋翼(yi)式流🐪量(liang)計結構(gou)簡單使(shi)🌈用方便(bian)、測量範(fan)圍廣，可(ke)♻️自動跟(gen)蹤補償(chang)壓力變(bian)動，造價(jia)較低。
1.5渦(wo)街流量(liang)計原理(li)及特性(xing)分析
　　 渦(wo)街流量(liang)計在20世(shi)紀60年代(dai)由日本(ben)研究者(zhe)率先提(ti)出，其主(zhu)要組📐成(cheng)部分有(you)傳感器(qi)、連杆、漩(xuan)渦發生(sheng)器和表(biao)體。其工(gong)作原理(li)是利用(yong)流🐇體流(liu)經圓柱(zhu)狀物體(ti)時會形(xing)成卡門(men)渦街👉，而(er)卡門渦(wo)街的頻(pin)率與流(liu)體流速(su)成🏒正比(bi)，實際測(ce)量時可(ke)根據檢(jian)測出的(de)卡門⁉️渦(wo)街頻率(lü)由下式(shi)得出流(liu)體流速(su)，繼🈲而由(you)流速計(ji)算得出(chu)流體🔴流(liu)量。
F=St·v／d(1)
式中(zhong)：F——渦街頻(pin)率；St——渦街(jie)流量計(ji)系數(斯(si)特羅哈(ha)數)；v——蒸汽(qi)🌈流🛀速；d——圓(yuan)柱體直(zhi)徑。
　　渦街(jie)流量計(ji)的優點(dian)是其結(jie)構簡單(dan)可靠性(xing)高，測量(liang)精度高(gao)響應快(kuai)；量程大(da)（10:1～30:1）；輸出結(jie)果爲脈(mo)沖信号(hao)因此無(wu)零點漂(piao)移導緻(zhi)的🆚誤差(cha)🔱。但其缺(que)點是其(qi)測量結(jie)果✌️易受(shou)信号幹(gan)擾，主要(yao)有工業(ye)電磁波(bo)動造成(cheng)的幹擾(rao)☂️和管道(dao)震動引(yin)起的幹(gan)擾。
2間接(jie)法測量(liang)
　　直接測(ce)量雖然(ran)簡單方(fang)便直觀(guan)，但如今(jin)火電廠(chang)的機組(zu)✔️容🔞量日(ri)益擴大(da)，相應的(de)節流元(yuan)件體積(ji)也随之(zhi)增大，這(zhe)✔️不僅對(dui)制造安(an)裝和檢(jian)修造成(cheng)了一定(ding)困難，同(tong)時較大(da)的節流(liu)元件應(ying)用于大(da)型機組(zu)的主蒸(zheng)汽流量(liang)測量時(shi)往往會(hui)引起壓(ya)損較😄大(da)的情況(kuang)，從而導(dao)緻😄測量(liang)結果與(yu)實際流(liu)量偏⛱️差(cha)較大，尤(you)其是針(zhen)對一些(xie)例如超(chao)臨界機(ji)組之類(lei)的高參(can)⭐數機組(zu)實現直(zhi)接測量(liang)非常困(kun)難，因此(ci)另一種(zhong)測量方(fang)法🈲在實(shi)際中應(ying)用更🌈多(duo)，即間接(jie)測量。間(jian)👣接測量(liang)主蒸汽(qi)流量即(ji)利用汽(qi)輪機的(de)有關參(can)數進行(hang)間接換(huan)算最終(zhong)得出結(jie)果。
2.1測量(liang)原理
　　目(mu)前間接(jie)測量主(zhu)要有兩(liang)種實現(xian)方法：調(diao)節級後(hou)壓力🈲溫(wen)度間接(jie)測量法(fa)和利用(yong)壓力級(ji)組前後(hou)壓力、溫(wen)度測量(liang)法。這兩(liang)種方🌏法(fa)都基于(yu)弗留格(ge)爾公式(shi)：

式中：G0（G1）——設(she)計額定(ding)工況（變(bian)工況）下(xia)的蒸汽(qi)流量；P0，PZ（P01，PZ1）——在(zai)設計額(e)🔴定✨工況(kuang)（變工況(kuang)）下該級(ji)組前後(hou)的壓力(li)；T0（T01）——設計額(e)定工況(kuang)（變工況(kuang)）下🔞該級(ji)組前蒸(zheng)汽溫度(du)。
　　對于n級(ji)的汽輪(lun)機在變(bian)工況狀(zhuang)态下工(gong)作時如(ru)未達臨(lin)界值則(ze)可直接(jie)應用上(shang)述弗留(liu)格爾公(gong)式但前(qian)提是整(zheng)個汽輪(lun)機組級(ji)組葉片(pian)通流面(mian)積不變(bian)。
　　當機組(zu)級組較(jiao)多且末(mo)級爲凝(ning)汽式機(ji)組時,級(ji)組的排(pai)氣壓力(li)（PZ）遠小于(yu)級組進(jin)汽壓力(li)（P0），因此上(shang)式可簡(jian)化爲[4]：

　　式(shi)（3）是目前(qian)應用最(zui)廣的間(jian)接測量(liang)流量計(ji)算方法(fa)。式（3）和式(shi)（4）和弗留(liu)格爾公(gong)式一樣(yang)都需要(yao)保證在(zai)級數足(zu)夠多；葉(ye)片流通(tong)👨‍❤️‍👨面積💛不(bu)變；各級(ji)組流量(liang)相同；各(ge)級組級(ji)前溫度(du)變化✍️率(lü)相同和(he)不得有(you)其他非(fei)線性元(yuan)件幹擾(rao)等前提(ti)條件下(xia)應用。
　　對(dui)于級數(shu)足夠多(duo)這一條(tiao)件目前(qian)大多數(shu)火電廠(chang)的汽輪(lun)發電機(ji)都可以(yi)滿足。對(dui)于保持(chi)葉片流(liu)通面積(ji)不變這(zhe)一條件(jian)，由于🤞葉(ye)片流通(tong)面積會(hui)随着級(ji)組調節(jie)閥門開(kai)啓狀況(kuang)不同而(er)變化，當(dang)負荷降(jiang)低時相(xiang)應會減(jian)少閥門(men)的開啓(qi)數從而(er)使實際(ji)流通面(mian)積減小(xiao)🔱因此會(hui)導緻如(ru)圖2所示(shi)的P1值偏(pian)大于實(shi)🏃‍♂️際值，測(ce)量結💔果(guo)也因此(ci)偏大。

2.2影(ying)響因素(su)
　　除了上(shang)述葉片(pian)流通面(mian)積會對(dui)測量結(jie)果造成(cheng)影響外(wai)📐還有以(yi)下幾大(da)影響因(yin)素。
1.再熱(re)減溫水(shui)的影響(xiang)
　　 再熱減(jian)溫水的(de)注入會(hui)成爲再(zai)熱器壓(ya)降和蒸(zheng)汽流量(liang)兩者關(guan)🔆系中不(bu)可控的(de)一個因(yin)素，此外(wai)這一部(bu)分減溫(wen)水由于(yu)全部流(liu)入中、低(di)壓缸所(suo)以會對(dui)其壓降(jiang)造成影(ying)響，這一(yi)部分流(liu)量不算(suan)入主蒸(zheng)🔅汽流量(liang)但卻會(hui)引起上(shang)圖中P2和(he)P1值的增(zeng)加從而(er)導緻測(ce)🈲量結果(guo)大于實(shi)際值。
2. 廠(chang)用汽及(ji)對外供(gong)熱的影(ying)響
　　 火電(dian)廠發電(dian)汽輪機(ji)往往将(jiang)其高壓(ya)缸的排(pai)汽作爲(wei)💘廠用汽(qi)的汽🧡源(yuan)同時利(li)用其餘(yu)熱供熱(re)，這樣會(hui)相應的(de)減🍉少再(zai)熱器及(ji)中、低壓(ya)缸的蒸(zheng)汽流量(liang)從而導(dao)緻其壓(ya)力降低(di)壓差減(jian)小即圖(tu)中P3、P2降低(di)，P3、P2的♻️降低(di)最終緻(zhi)使P1值降(jiang)低，測量(liang)結果将(jiang)偏小。
3. 加(jia)熱器、給(gei)水泵及(ji)暖風機(ji)的投、切(qie)影響
　　 各(ge)組加熱(re)器在機(ji)組運行(hang)中會由(you)于不同(tong)原因進(jin)行投、切(qie)🔞，其抽汽(qi)量也會(hui)因此而(er)變化，而(er)抽氣量(liang)直接影(ying)響到P1值(zhi)，例如高(gao)壓加熱(re)器被切(qie)除後前(qian)段抽汽(qi)量将明(ming)顯減少(shao)從而主(zhu)蒸汽流(liu)量不✊變(bian)而P1值🌈明(ming)顯提高(gao)緻使測(ce)量結果(guo)偏高。汽(qi)動給水(shui)泵和鍋(guo)爐暖風(feng)器的氣(qi)源都來(lai)自于中(zhong)壓缸排(pai)汽，當汽(qi)動給水(shui)🐅泵部分(fen)停用時(shi)或其工(gong)作汽🏃‍♀️源(yuan)改變時(shi)都會使(shi)抽汽量(liang)減少從(cong)而也會(hui)導緻包(bao)括P1值💃在(zai)内的各(ge)級壓力(li)🌂值提高(gao),緻使測(ce)量🍓結果(guo)偏高。冬(dong)季暖風(feng)機的投(tou)入會引(yin)起抽汽(qi)量的增(zeng)加，P1值因(yin)此降低(di)，測量🆚結(jie)果會偏(pian)低。
4.溫度(du)補償的(de)影響
　　主(zhu)蒸汽經(jing)過調節(jie)級後在(zai)P1點會有(you)一個明(ming)顯的溫(wen)降🔴，而且(qie)該溫降(jiang)随閥門(men)開度、機(ji)組運行(hang)方式的(de)變化有(you)所不同(tong)。但是到(dao)了P3點卻(que)由于再(zai)熱器的(de)存在因(yin)此P1點❌的(de)溫降對(dui)此點并(bing)沒有⁉️太(tai)大的☔影(ying)響。可是(shi)利用弗(fu)留格爾(er)公式是(shi)以各級(ji)組級前(qian)溫度變(bian)化率相(xiang)同這一(yi)前提條(tiao)件進行(hang)溫度補(bu)償㊙️的，因(yin)此會有(you)一定誤(wu)差。
5. 動态(tai)特性的(de)影響
　　 再(zai)熱系統(tong)的中、低(di)壓缸動(dong)态運作(zuo)時會有(you)慣性環(huan)節特性(xing)呈現，這(zhe)會導緻(zhi)P1和流量(liang)在機組(zu)變工況(kuang)運行時(shi)呈非線(xian)性狀态(tai)👉，便會産(chan)生動态(tai)偏差。
2.3特(te)性分析(xi)
與直接(jie)測量方(fang)法相比(bi)，基于弗(fu)留格爾(er)公式的(de)間接🌈測(ce)量🐇法😍具(ju)有以下(xia)優點：
(1)無(wu)需安裝(zhuang)特殊測(ce)量裝置(zhi)，隻需讀(du)取汽輪(lun)機相關(guan)的運🤞行(hang)參♍數進(jin)行間接(jie)換算便(bian)可得出(chu)主蒸汽(qi)流量，這(zhe)一點上(shang)大大節(jie)省了初(chu)投資成(cheng)本
(2)由于(yu)無需另(ling)外安裝(zhuang)設備，因(yin)此不存(cun)在額外(wai)的壓力(li)損🈲失，因(yin)此得出(chu)的蒸汽(qi)流量數(shu)據更可(ke)靠；
(3)同樣(yang)由于無(wu)需另外(wai)安裝設(she)備，機組(zu)洩漏點(dian)減少，這(zhe)将💃🏻系統(tong)維護和(he)檢修成(cheng)本大大(da)降低。此(ci)外，間接(jie)測量無(wu)需直接(jie)檢修機(ji)組，對于(yu)機組内(nei)部工況(kuang)和問題(ti)缺🐅陷可(ke)利用弗(fu)留💛格爾(er)公式直(zhi)接進行(hang)計算确(que)定，具體(ti)㊙️有以下(xia)兩方面(mian)應用💃🏻：利(li)用不同(tong)流量下(xia)推算出(chu)的機組(zu)各級級(ji)前壓力(li)，求得各(ge)級壓差(cha)和比焓(han)降，從而(er)确定機(ji)組效率(lü)及内部(bu)零件受(shou)力；已知(zhi)流量或(huo)功率的(de)💃前提下(xia)，利用各(ge)級級前(qian)壓✏️力反(fan)向驗證(zheng)與弗留(liu)格爾公(gong)式是否(fou)相符判(pan)斷汽輪(lun)機内部(bu)是否正(zheng)常運作(zuo)例如是(shi)否出現(xian)堵塞或(huo)洩漏引(yin)起的流(liu)通面積(ji)改變。
利(li)用弗留(liu)格爾公(gong)式進行(hang)間接測(ce)量需注(zhu)意以下(xia)幾點：
(1)由(you)于結垢(gou)、腐蝕等(deng)問題存(cun)在，因此(ci)爲了将(jiang)流量測(ce)量🤩誤差(cha)控制到(dao)最低，必(bi)須對機(ji)組進行(hang)定期試(shi)驗，檢查(cha)💔給水🌈流(liu)量是否(fou)與主蒸(zheng)汽流量(liang)示值相(xiang)對應以(yi)确定🈲是(shi)否有結(jie)垢、腐🈲蝕(shi)等問題(ti)存在♈和(he)嚴重㊙️程(cheng)度，同時(shi)定期試(shi)驗還可(ke)以做到(dao)對系統(tong)誤差進(jin)行校對(dui)；
(2)不可以(yi)一成不(bu)變地對(dui)弗留格(ge)爾公式(shi)進行生(sheng)搬硬套(tao)的😄計算(suan)🐪，要🔴靈活(huo)觀察系(xi)統熱力(li)過程，根(gen)據過程(cheng)特性不(bu)同選擇(ze)不同形(xing)式的弗(fu)留格爾(er)公式進(jin)行流量(liang)📱計算。
3結(jie)語
　　傳統(tong)的直接(jie)測量蒸(zheng)汽流量(liang)的方法(fa)雖然在(zai)二次儀(yi)表的配(pei)合🐉下💯可(ke)以得到(dao)主蒸汽(qi)流量值(zhi)，但由于(yu)節流裝(zhuang)置本身(shen)存在👅的(de)技♈術問(wen)題和測(ce)量精度(du)等影響(xiang)因素，如(ru)今🧡在大(da)容量高(gao)參數單(dan)元機組(zu)中越來(lai)越難以(yi)見其身(shen)影🔞，與之(zhi)相對應(ying)的間接(jie)🙇‍♀️測量法(fa)在可靠(kao)性、穩🌈定(ding)性、經濟(ji)性方面(mian)的表現(xian)更爲優(you)秀。但目(mu)前仍由(you)于熱力(li)工況複(fu)雜多變(bian)往往需(xu)要對計(ji)算模型(xing)作不同(tong)修正，目(mu)前并未(wei)研究出(chu)一種十(shi)分完善(shan)的計算(suan)模型，因(yin)此該領(ling)域還有(you)待研究(jiu)工作者(zhe)繼續探(tan)索。

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